Космические лучи сверхвысокой энергии — это частицы, которые переносят энергии на несколько порядков выше, чем любые излучения, создаваемые человеком. Для сравнения, их энергия в 10 миллионов раз превышает ту, что генерируется в Большом адронном коллайдере, самом мощном ускорителе частиц на Земле. Эти лучи формируются в экстремальных условиях, таких как взрывы сверхновых, области вокруг черных дыр и нейтронных звезд.
Долгое время ученые полагали, что главную роль в ускорении частиц играют ударные волны, возникающие при таких катаклизмах, как взрывы звезд. Однако новое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, предлагает иной механизм. Источником колоссальной энергии, согласно выводам авторов, является магнитная турбулентность — хаотичные движения магнитных полей, которые запутываются и перераспределяют энергию с невероятной скоростью.
Наши результаты помогают пролить свет на фундаментальные процессы, которые стоят за формированием высокоэнергетических космических лучей. Это важное открытие для астрофизики и физики элементарных частиц.
Эта работа продолжает исследования того же коллектива, ранее изучавшего энергичные частицы, возникающие в солнечной короне. Ученые выяснили, что механизм формирования частиц, наблюдаемый на Солнце, имеет много общего с процессами в экстремальных астрофизических средах. Главный элемент — сильное запутывание магнитных полей, которое выступает катализатором ускорения частиц.
Энергия космических лучей сверхвысокой энергии достигает 10²⁰ электрон-вольт, тогда как солнечные частицы обычно ограничиваются 10¹⁰ электрон-вольт. Это десятикратный разрыв в масштабах! Для наглядности, разница между этими значениями сопоставима с весом зерна риса и 500-тонного Airbus A380.
Этот новый взгляд на природу космических лучей не только помогает глубже понять устройство Вселенной, но и открывает двери для новых методов изучения ее самых мощных процессов.
